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摘要：电力金具在电力运行中十分重要，电力金具的选择与使用直接影响到电力运行安全。本文首先分析了电力金具耗能的机理及耗能测试的结果，接着从电力金具的新型材料及安装技术方面阐述了城市电网改造中大力推广的新型节能电力金具的使用情况，提出了新型节能电力金具研发的必要性。
关键词：电力金具;能耗;节能
0.引言
我国目前的电力金具以铁制材料为主，结构上属于闭合电磁回路，且直接安装在裸露的导线上，当导线中有大电流通过时，电力金具就会处于交变电磁场中，由于电力金具在导线中使用较多，因此造成的能耗也比较大。发达国家很早就对铁制类电力金具的能耗损失进行研究，并推广使用节能型的电力金具，之后我国也开始生产节能型的电力金具，由于对建设投入资金与运行成本持续回收率之间的关系认识不够深刻，因此其涵盖面相对较小。随着社会不断发展，城乡电网也需要不断改进，可见对耗能较大的铁制电力金具进行节能改造十分必要。
1.电力金具能耗分析
在铁、铝等金属材料的影响下，电力金具能耗问题不可避免，在导线配合下闭合磁路的形成受到工频交流电的影响，这就使得感应电流自成闭合回路，磁场强度变化明显强于金具内的磁感应强度变化，这是涡流损耗与磁滞损耗发生的主要原因。变压器铁损与电力金具耗能相对应，然而这其中也存在一定差异。彼此绝缘的硅钢片构成了变压器的铁芯，从用电角度分析，整块铁芯在变薄之后由于硅的渗入使得电导率有所减小，这是降低损耗的重要方面。作为一个浑然的整体，电力金具无论是结构还是工艺都更加利于电磁损耗。
1.1电力金具耗能机理
电力金具耗能的产生，主要是由于其铁磁材料在线路运行，造成磁滞损耗和涡流损耗，这两部分损耗叠加造成了金具电能损失。同时，电能损失会产生热量，金具内的导线的温度也相应升高，达到过热状态时会传导给金具，从而影响金属的机械力学性能。此外，随着导线内的电流不断增大，磁滞损耗会以磁通密度的1.6-2.0次方增加，涡流损耗则以磁通密度的二次方增加。自然界的物质按其磁性能来分，有铁磁物质和非铁磁物质两大类，铁、镍、钴等金属及其合金具有一定的磁性，铁磁物质在外界磁场的作用下，会进行一个磁化过程，当外界磁场作用于铁磁物质时，磁场力会使原本杂乱无章的磁畴进行有规则的排列。铁质材料在交变磁场的作用下，由于小磁畴交变磁化会导致其来回翻转，产生的摩擦里会造成铁芯发热，从而产生能量损耗，即铁磁材料的磁感应强度总是比外加的磁场强度的变化滞后，其损耗为磁滞损耗。铁质材料的电力金具，只要在交变磁场作用下，就会产生磁滞损耗。另外，导电的材料在交变电流产生的交变磁场下，会产生感应电动势，导体本身会跟着产生旋涡状的感应电流，铁芯中的涡流要消耗铁芯的能量使铁芯发热，产生涡流损耗。降低涡流损耗的一般方法是采用新技术、新材料及新工艺，通过减少电力金具本身的电阻，从而减少热量损耗;而对于铁芯损耗来说，其中的磁滞损耗是由本身的材料所决定的。
1.2电力金具耗能测试
针对电力金具的耗能问题，国外早已进行相关研究并试图对金具进行了结构设计改进。电力金具耗能测试中，其电磁损失与导线温升数据表明，金具中导线的温度比空气中高出17℃左右。如果通过300A的电流，相应线夹所损耗的功率就达57w左右。线路中的电力金具很多且覆盖面较广，其能耗损失还是比较大的。磁性材料和非磁性材料构成的电力金具，其耗能数值具有很大的差异。铸铁悬垂线夹的耗能随电流增加而增大，反之，铝合金线夹则不存在过大的能耗损失。根据以上试验，可以断定电力金具确实存在严重的耗能问题。
2.电力节能金具的研究
针对新型电力节能金具的设计与研制并非仅仅是在材料上以铝合金替代可锻铸铁材料，还应侧重对全新结构设计的研究。新型的节能耐强电力金具，主要是进行结构方面的改进，将螺栓型的结构改进为楔块结构，可以解决U形螺栓紧固时形成线接触时产生的导线蠕变及紧固力变小的缺点。此外，铝合金材料的相对比重远远小于铁质材料，线夹的整体质量也会减轻很多。新的节能型线夹在相同结构的导线中使用时，其质量仅为传统线夹1/2-1/3，这样，电力施工比较方便，工作效率也得到了大幅提高，还保障了电网的安全性。节能金具不仅仅采用了新材料、结构，在制造加工工艺方面，采用的是液态模锻、低压铸造等先进的加工工艺，不仅可以降低能耗损失，而且金具的结构轻巧且通用性好。此外，节能金具中采用到的高强度铝合金材料，其金属结构稳定，表面不易被氧化，在各种外界环境的影响下不会产生锈蚀，铁质材料的表面虽然采用表面镀锌工艺进行腐蚀防范，但是此表面处理工艺也有高耗能和高污染特点。
节能金具具有一定的经济性，在其加工制造过程中先进工艺的使用可以节约能源，在运行中可为电力企业节能降耗。传统的电力金具主要以可锻铸铁为材料，采用铸造加工工艺，产品最终还需要表面镀锌。铸造和镀锌都是高耗能和高污染的特种加工工艺。新型节能金具主要以高强度铝合金为主，加工时，主要采用挤压、压铸等先进工艺，没有表面镀锌工艺，减轻了能耗和污染。电力运行和试验都证明了节能金具的节能效应，举例说明，目前电力企业使用较多的NLD型耐张线夹在500A电流通过时，其能耗值为65w，假设每年使用时间为8000h，每千瓦时工业电价为0.6元，这样每只金具的能耗损失金额就是312元，如果每年使用10000多套，总能耗损失可达31.2万多，可见，节能金具可带来可观的经济效益。此外，节能金具采用先进的结构设计，可以保证电力设备零故障、免检修，增长其寿命，还能减少营运中的安全事故，大幅度降低了电力维修费用。
在投入使用之初，节能金具的价格是高于传统金具的，但是如果从技术角度、经济性价比方面进行分析比较，便可得出节能金具的推广使用其市场前景更为广阔。节能金具的价格约为传统电力金具的1.5-2倍，采用节能金具无疑会提高电力企业在施工中的成本，但是如果计算其后期形成的节能效果，不仅在短期内可收回初始投资，而且长此实行下去，会产生更为显著的经济效益。通过对电力企业使用的NLD耐强线夹和WKH节能型耐张线夹进行分析比较，根据有关数据表示，两种线夹的初始成本相差75元，一年后的差价为238.4元，两年后差价为540.8元，三年后的差价为843.2元，在电力运行中采用节能金具，仅一年就可收回全部投资，并取得高价值的节能效益，三年后其节能效益的数据更是较为可观。从当前电力工业面临的严峻挑战分析，无论是智能电网建设、环境保护还是节能减排理念的落实都需要首先对高能耗和高污染电力金具进行淘汰，加快高效节能电力金具的研发速度，真正满足智能电网和电力工业的实际发展需求。
3.结束语
综上所述，电力金具的使用量较大且覆盖面广，使用新型的节能电力金具可获得很好的节能效果和经济效益，并可降低施工中的劳动强度，并可提高工作效率。目前，节能金具的推广使用中，还存在宣传工作不到位的问题，很多用户对节能金具的节能和经济效果的认识还不够深入，电力企业可以通过成功的案例让用户认识到节能金具带来的较为长远的经济效益。目前，国家电网也在不断改革中，因此，使用新型材料、结构先进合理、施工方便的节能金具代替传统的高耗能、重量及结构都较大的电力金具，是电力配网建设、改造和发展的必然要求。
参考文献：
[1]余虹云.电力金具能耗与节能的探讨[J].浙江电力，2011（04）：38-39
[2]杨露.配电线路电力金具耗能问题及对策[J].电力设备，2011（04）：78-79
关键词：电力金具;能耗;节能
0.引言
我国目前的电力金具以铁制材料为主，结构上属于闭合电磁回路，且直接安装在裸露的导线上，当导线中有大电流通过时，电力金具就会处于交变电磁场中，由于电力金具在导线中使用较多，因此造成的能耗也比较大。发达国家很早就对铁制类电力金具的能耗损失进行研究，并推广使用节能型的电力金具，之后我国也开始生产节能型的电力金具，由于对建设投入资金与运行成本持续回收率之间的关系认识不够深刻，因此其涵盖面相对较小。随着社会不断发展，城乡电网也需要不断改进，可见对耗能较大的铁制电力金具进行节能改造十分必要。
1.电力金具能耗分析
在铁、铝等金属材料的影响下，电力金具能耗问题不可避免，在导线配合下闭合磁路的形成受到工频交流电的影响，这就使得感应电流自成闭合回路，磁场强度变化明显强于金具内的磁感应强度变化，这是涡流损耗与磁滞损耗发生的主要原因。变压器铁损与电力金具耗能相对应，然而这其中也存在一定差异。彼此绝缘的硅钢片构成了变压器的铁芯，从用电角度分析，整块铁芯在变薄之后由于硅的渗入使得电导率有所减小，这是降低损耗的重要方面。作为一个浑然的整体，电力金具无论是结构还是工艺都更加利于电磁损耗。
1.1电力金具耗能机理
电力金具耗能的产生，主要是由于其铁磁材料在线路运行，造成磁滞损耗和涡流损耗，这两部分损耗叠加造成了金具电能损失。同时，电能损失会产生热量，金具内的导线的温度也相应升高，达到过热状态时会传导给金具，从而影响金属的机械力学性能。此外，随着导线内的电流不断增大，磁滞损耗会以磁通密度的1.6-2.0次方增加，涡流损耗则以磁通密度的二次方增加。自然界的物质按其磁性能来分，有铁磁物质和非铁磁物质两大类，铁、镍、钴等金属及其合金具有一定的磁性，铁磁物质在外界磁场的作用下，会进行一个磁化过程，当外界磁场作用于铁磁物质时，磁场力会使原本杂乱无章的磁畴进行有规则的排列。铁质材料在交变磁场的作用下，由于小磁畴交变磁化会导致其来回翻转，产生的摩擦里会造成铁芯发热，从而产生能量损耗，即铁磁材料的磁感应强度总是比外加的磁场强度的变化滞后，其损耗为磁滞损耗。铁质材料的电力金具，只要在交变磁场作用下，就会产生磁滞损耗。另外，导电的材料在交变电流产生的交变磁场下，会产生感应电动势，导体本身会跟着产生旋涡状的感应电流，铁芯中的涡流要消耗铁芯的能量使铁芯发热，产生涡流损耗。降低涡流损耗的一般方法是采用新技术、新材料及新工艺，通过减少电力金具本身的电阻，从而减少热量损耗;而对于铁芯损耗来说，其中的磁滞损耗是由本身的材料所决定的。
1.2电力金具耗能测试
针对电力金具的耗能问题，国外早已进行相关研究并试图对金具进行了结构设计改进。电力金具耗能测试中，其电磁损失与导线温升数据表明，金具中导线的温度比空气中高出17℃左右。如果通过300A的电流，相应线夹所损耗的功率就达57w左右。线路中的电力金具很多且覆盖面较广，其能耗损失还是比较大的。磁性材料和非磁性材料构成的电力金具，其耗能数值具有很大的差异。铸铁悬垂线夹的耗能随电流增加而增大，反之，铝合金线夹则不存在过大的能耗损失。根据以上试验，可以断定电力金具确实存在严重的耗能问题。
2.电力节能金具的研究
针对新型电力节能金具的设计与研制并非仅仅是在材料上以铝合金替代可锻铸铁材料，还应侧重对全新结构设计的研究。新型的节能耐强电力金具，主要是进行结构方面的改进，将螺栓型的结构改进为楔块结构，可以解决U形螺栓紧固时形成线接触时产生的导线蠕变及紧固力变小的缺点。此外，铝合金材料的相对比重远远小于铁质材料，线夹的整体质量也会减轻很多。新的节能型线夹在相同结构的导线中使用时，其质量仅为传统线夹1/2-1/3，这样，电力施工比较方便，工作效率也得到了大幅提高，还保障了电网的安全性。节能金具不仅仅采用了新材料、结构，在制造加工工艺方面，采用的是液态模锻、低压铸造等先进的加工工艺，不仅可以降低能耗损失，而且金具的结构轻巧且通用性好。此外，节能金具中采用到的高强度铝合金材料，其金属结构稳定，表面不易被氧化，在各种外界环境的影响下不会产生锈蚀，铁质材料的表面虽然采用表面镀锌工艺进行腐蚀防范，但是此表面处理工艺也有高耗能和高污染特点。
节能金具具有一定的经济性，在其加工制造过程中先进工艺的使用可以节约能源，在运行中可为电力企业节能降耗。传统的电力金具主要以可锻铸铁为材料，采用铸造加工工艺，产品最终还需要表面镀锌。铸造和镀锌都是高耗能和高污染的特种加工工艺。新型节能金具主要以高强度铝合金为主，加工时，主要采用挤压、压铸等先进工艺，没有表面镀锌工艺，减轻了能耗和污染。电力运行和试验都证明了节能金具的节能效应，举例说明，目前电力企业使用较多的NLD型耐张线夹在500A电流通过时，其能耗值为65w，假设每年使用时间为8000h，每千瓦时工业电价为0.6元，这样每只金具的能耗损失金额就是312元，如果每年使用10000多套，总能耗损失可达31.2万多，可见，节能金具可带来可观的经济效益。此外，节能金具采用先进的结构设计，可以保证电力设备零故障、免检修，增长其寿命，还能减少营运中的安全事故，大幅度降低了电力维修费用。
在投入使用之初，节能金具的价格是高于传统金具的，但是如果从技术角度、经济性价比方面进行分析比较，便可得出节能金具的推广使用其市场前景更为广阔。节能金具的价格约为传统电力金具的1.5-2倍，采用节能金具无疑会提高电力企业在施工中的成本，但是如果计算其后期形成的节能效果，不仅在短期内可收回初始投资，而且长此实行下去，会产生更为显著的经济效益。通过对电力企业使用的NLD耐强线夹和WKH节能型耐张线夹进行分析比较，根据有关数据表示，两种线夹的初始成本相差75元，一年后的差价为238.4元，两年后差价为540.8元，三年后的差价为843.2元，在电力运行中采用节能金具，仅一年就可收回全部投资，并取得高价值的节能效益，三年后其节能效益的数据更是较为可观。从当前电力工业面临的严峻挑战分析，无论是智能电网建设、环境保护还是节能减排理念的落实都需要首先对高能耗和高污染电力金具进行淘汰，加快高效节能电力金具的研发速度，真正满足智能电网和电力工业的实际发展需求。
3.结束语
综上所述，电力金具的使用量较大且覆盖面广，使用新型的节能电力金具可获得很好的节能效果和经济效益，并可降低施工中的劳动强度，并可提高工作效率。目前，节能金具的推广使用中，还存在宣传工作不到位的问题，很多用户对节能金具的节能和经济效果的认识还不够深入，电力企业可以通过成功的案例让用户认识到节能金具带来的较为长远的经济效益。目前，国家电网也在不断改革中，因此，使用新型材料、结构先进合理、施工方便的节能金具代替传统的高耗能、重量及结构都较大的电力金具，是电力配网建设、改造和发展的必然要求。
参考文献：
[1]余虹云.电力金具能耗与节能的探讨[J].浙江电力，2011（04）：38-39
[2]杨露.配电线路电力金具耗能问题及对策[J].电力设备，2011（04）：78-79